JP2009225021A - Solid-state imaging apparatus and electronic information apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CMOS image sensor wherein a noise superposed on a power source voltage is avoided from affecting the signal level of an output signal line which is read with a horizontal scanning circuit, resulting in improved resistance against the noise superposed on the power source voltage, thereby suppressing degradation in picture quality such as appearance of horizontal streaks on an imaged screen under the effect of the noise. <P>SOLUTION: Relating to a vertical scanning circuit 110 in a solid-state imaging apparatus 100 which selects a pixel row in a pixel array after a specified pixel row is selected, supplying a power source voltage to a selective signal line Ls of the specified pixel row is cut off at a level reading timing for reading the signal level of an output signal line Lr by a horizontal scanning circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像装置および電子情報機器に関し、特に、ビデオカメラやディジタルカメラなどの電子式撮像装置に使用されるCMOSイメージセンサなどの固体撮像装置、およびこの固体撮像装置を搭載した電子情報機器に関するものである。   The present invention relates to a solid-state imaging device and an electronic information device, and more particularly to a solid-state imaging device such as a CMOS image sensor used in an electronic imaging device such as a video camera or a digital camera, and an electronic information device equipped with the solid-state imaging device. It is about.

従来から固体撮像装置ではその電源にノイズが重畳し、このために動作マージンの低下や不具合が発生する事例が見られる。この電源ノイズを抑制する一手法として以下の特許文献1に開示のものがある。   Conventionally, in solid-state imaging devices, there are cases where noise is superimposed on the power supply, which causes a reduction in operating margin and problems. One technique for suppressing this power supply noise is disclosed in Patent Document 1 below.

この特許文献1には、光電変換素子と、その後段に設けられた差動増幅回路とを備えた固体撮像装置において、該差動増幅回路の一方の入力信号である、光電変換素子からの画素信号に同じように、該差動増幅回路の他の入力であるリファレンス信号にノイズなどを重畳させることにより、該差動増幅回路の出力でのノイズ成分を除去できることが記述されている。   In Patent Document 1, in a solid-state imaging device including a photoelectric conversion element and a differential amplifier circuit provided in a subsequent stage, a pixel from the photoelectric conversion element which is one input signal of the differential amplifier circuit Similarly to the signal, it is described that noise components at the output of the differential amplifier circuit can be removed by superimposing noise or the like on a reference signal which is another input of the differential amplifier circuit.

しかし、光電変換素子の後段でノイズ除去するには、差動増幅回路など複雑な回路が必要になり、このような回路がチップ面積を占有してしまう。また、光電変換素子の後段で処理すると様々な外乱ノイズも混入してしまい、ノイズ除去が困難になる等の問題が発生する。   However, in order to remove noise at the subsequent stage of the photoelectric conversion element, a complicated circuit such as a differential amplifier circuit is required, and such a circuit occupies the chip area. In addition, when processing is performed at the subsequent stage of the photoelectric conversion element, various disturbance noises are also mixed in, causing problems such as difficulty in noise removal.

図5は、従来のCMOSイメージセンサの全体構成を示すブロック図であり、図6は、このCMOSイメージセンサを構成する画素アレイ中の1画素の回路構成と、1画素行に対応する垂直走査回路(DECV回路)の回路構成とを示している。   FIG. 5 is a block diagram showing an overall configuration of a conventional CMOS image sensor. FIG. 6 shows a circuit configuration of one pixel in a pixel array constituting the CMOS image sensor and a vertical scanning circuit corresponding to one pixel row. The circuit configuration of (DECV circuit) is shown.

図5に示すCMOSイメージセンサ200は、複数の画素Pxを二次元状に配列してなる画素アレイ200aと、該画素アレイ200aにおける画素列毎に設けられ、該画素列の画素で得られた信号レベルが出力される出力信号線Lrと、該画素アレイにおける画素行毎に設けられ、該画素行を選択するための選択信号線Lsとを備えている。この出力信号線Lrは定電流源Pwに接続されている。   The CMOS image sensor 200 shown in FIG. 5 is provided with a pixel array 200a in which a plurality of pixels Px are two-dimensionally arranged, and for each pixel column in the pixel array 200a, and signals obtained from the pixels in the pixel column. An output signal line Lr for outputting a level and a selection signal line Ls provided for each pixel row in the pixel array and for selecting the pixel row are provided. This output signal line Lr is connected to a constant current source Pw.

また、CMOSイメージセンサ200は、選択制御信号SELn、・・・、SELmに基づいて特定の画素行が選択されるよう、該特定の画素行の選択信号線Lsを電源電圧により駆動する垂直走査回路210と、該出力信号線Lsに出力された信号レベルを読み取って画素信号を出力する水平走査回路220とを備えている。   In addition, the CMOS image sensor 200 is a vertical scanning circuit that drives a selection signal line Ls of a specific pixel row with a power supply voltage so that the specific pixel row is selected based on the selection control signals SELn,. 210, and a horizontal scanning circuit 220 that reads a signal level output to the output signal line Ls and outputs a pixel signal.

なお、画素アレイ200a、垂直走査回路210、および水平走査回路220は、半導体基板上に形成された回路素子、配線などにより構成されている。   Note that the pixel array 200a, the vertical scanning circuit 210, and the horizontal scanning circuit 220 are configured by circuit elements, wirings, and the like formed on a semiconductor substrate.

画素Pxは、入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部PD(フォトダイオード)と、該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部FD(フローティングディフュージョン)と、該信号電荷を該光電変換部PDから該電荷蓄積部FDに転送する転送トランジスタTtrと、該電荷蓄積部FDに蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタRtrと、該電荷蓄積部FDの信号レベルを増幅して出力信号線Lrに出力する増幅トランジスタAtrと、選択信号線Lsにより、該増幅トランジスタに電源電圧を供給するよう制御される選択トランジスタStrとを有している。   The pixel Px includes a photoelectric conversion unit PD (photodiode) that generates a signal charge corresponding to the amount of received light by photoelectric conversion of incident light, a charge storage unit FD (floating diffusion) that stores the signal charge, and the signal charge. A transfer transistor Ttr for transferring from the photoelectric conversion unit PD to the charge storage unit FD, a reset transistor Rtr for resetting signal charges stored in the charge storage unit FD, and a signal level of the charge storage unit FD are amplified. It has an amplification transistor Atr that outputs to the output signal line Lr, and a selection transistor Str that is controlled by the selection signal line Ls to supply a power supply voltage to the amplification transistor.

ここで、転送トランジスタTtrは、フォトダイオードPDと電荷蓄積部FDとの間に接続され、そのゲートは転送信号線Ltに接続されている。リセットトランジスタRtrは、AVDD電源と電荷蓄積部FDとの間に接続され、そのゲートはリセット信号線Lrsに接続されている。また、選択トランジスタStrと増幅トランジスタAtrとは、AVDD電源と出力信号線Lrとの間に直列に接続されている。選択トランジスタStrのドレインはAVDD電源に接続され、増幅トランジスタAtrのソースは出力信号線Lrに接続されており、選択トランジスタStrのゲートは選択信号線Lsに接続され、増幅トランジスタAtrのゲートは電荷蓄積部FDに接続されている。なお、ここで、AVDD電源と出力信号線Lrとの間に接続されている直列接続の選択トランジスタStrおよび増幅トランジスタAtrは、電源側に増幅トランジスタStrを接続し、出力信号線Lt側に選択トランジスタAtrを接続したものでもよい。つまり、増幅トランジスタAtrのドレインがAVDD電源に接続され、選択トランジスタStrのソースが出力信号線Lrに接続されており、選択トランジスタStrのゲートが選択信号線Lsに接続され、増幅トランジスタAtrのゲートが電荷蓄積部FDに接続されていてもよい。   Here, the transfer transistor Ttr is connected between the photodiode PD and the charge storage unit FD, and its gate is connected to the transfer signal line Lt. The reset transistor Rtr is connected between the AVDD power supply and the charge storage unit FD, and its gate is connected to the reset signal line Lrs. The selection transistor Str and the amplification transistor Atr are connected in series between the AVDD power source and the output signal line Lr. The drain of the selection transistor Str is connected to the AVDD power source, the source of the amplification transistor Atr is connected to the output signal line Lr, the gate of the selection transistor Str is connected to the selection signal line Ls, and the gate of the amplification transistor Atr is the charge storage. Connected to the unit FD. Here, the serial connection selection transistor Str and amplification transistor Atr connected between the AVDD power supply and the output signal line Lr are connected to the amplification transistor Str on the power supply side, and the selection transistor on the output signal line Lt side. What connected Atr may be used. That is, the drain of the amplification transistor Atr is connected to the AVDD power source, the source of the selection transistor Str is connected to the output signal line Lr, the gate of the selection transistor Str is connected to the selection signal line Ls, and the gate of the amplification transistor Atr is It may be connected to the charge storage unit FD.

なお、容量Csfは、選択信号線Lsと電荷蓄積部FDとの間の寄生容量であり、容量Cafは、AVDD電源と電荷蓄積部FDとの間の寄生容量であり、さらに、容量Cfgは、接地と電荷蓄積部FDとの間の寄生容量(対接地容量)である。   The capacitor Csf is a parasitic capacitor between the selection signal line Ls and the charge storage unit FD, the capacitor Caf is a parasitic capacitor between the AVDD power supply and the charge storage unit FD, and the capacitor Cfg is This is a parasitic capacitance (grounding capacitance) between the ground and the charge storage unit FD.

また、ここでは、画素アレイ200aは、転送トランジスタTtrを持つ4Tr構成の画素をX方向、Y方向に配列して構成したものであるが、画素アレイは、転送トランジスタTtrを有していない3Tr構成のものもある。   Here, the pixel array 200a is configured by arranging pixels of a 4Tr configuration having the transfer transistor Ttr in the X direction and the Y direction. However, the pixel array does not have the transfer transistor Ttr. There is also a thing.

また、垂直走査回路(DECV回路)210は、各画素Pxの選択トランジスタStrを制御するSEL信号SELn,・・・,SELmと、そのリセットトランジスタRtrを制御するRST信号RSTn,・・・,RSTmと、その転送ゲート(転送トランジスタ)を制御するTX信号TXn,・・・,TXmとを発生して、これらのトランジスタを駆動制御する駆動制御回路である。   Further, the vertical scanning circuit (DECV circuit) 210 includes a SEL signal SELn,..., SELm that controls the selection transistor Str of each pixel Px, and an RST signal RSTn,..., RSTm that controls the reset transistor Rtr. , TXm for controlling the transfer gate (transfer transistor), and a drive control circuit for driving and controlling these transistors.

カラム回路(水平走査回路)220は、各出力信号線Lrに出力された信号レベルを読み取って、デジタル画素信号を出力するものであり、電荷蓄積部FDがリセットされたときの電荷蓄積部FDの電位(リセット電位)と、電荷蓄積部FDに信号電荷が蓄積されているときの電荷蓄積部FDの電位(信号電位)とをそれぞれ出力信号線Lrから読み取ってその差分電位を出力するCDS(相関二重サンプリング)回路221と、差分電位を増幅するAGC回路222と、該AGC回路222の出力をAD変換するAD変換回路(ADC回路)223とを有している。このカラム回路220は、画素アレイ200aから出力されたアナログ信号から、リセットノイズ、FPNノイズ(固定パターンノイズ)等のノイズを除去し、アナログ画素信号をデジタル画素信号に変換して出力するものである。   The column circuit (horizontal scanning circuit) 220 reads the signal level output to each output signal line Lr and outputs a digital pixel signal. The column circuit (horizontal scanning circuit) 220 outputs the charge storage unit FD when the charge storage unit FD is reset. CDS (correlation) that reads the potential (reset potential) and the potential (signal potential) of the charge storage unit FD when the signal charge is stored in the charge storage unit FD from the output signal line Lr and outputs the difference potential A double sampling) circuit 221, an AGC circuit 222 that amplifies the differential potential, and an AD conversion circuit (ADC circuit) 223 that AD-converts the output of the AGC circuit 222. The column circuit 220 removes noise such as reset noise and FPN noise (fixed pattern noise) from the analog signal output from the pixel array 200a, converts the analog pixel signal into a digital pixel signal, and outputs the digital pixel signal. .

DECV回路は、反転選択信号XSELの信号レベルを変換して選択信号線Lrに選択信号SELを出力するインバータ回路Svと、反転リセット信号XRSTの信号レベルを変換してリセット信号線Lrsにリセット信号SELを出力するインバータ回路Rvと、反転転送信号XTXの信号レベルを変換して転送信号線Ltに転送信号TXを出力するインバータ回路Tvとを有している。なお、容量Csは、選択信号線Lsと接地との間の寄生容量、容量Crは、リセット線Lrsと接地との間の寄生容量であり、さらに、容量Ctは、転送信号線Ltと接地との間の寄生容量である。   The DECV circuit converts the signal level of the inversion selection signal XSEL and outputs the selection signal SEL to the selection signal line Lr. The DECV circuit converts the signal level of the inversion reset signal XRST and outputs the reset signal SEL to the reset signal line Lrs. And an inverter circuit Tv that converts the signal level of the inverted transfer signal XTX and outputs the transfer signal TX to the transfer signal line Lt. Note that the capacitance Cs is a parasitic capacitance between the selection signal line Ls and the ground, the capacitance Cr is a parasitic capacitance between the reset line Lrs and the ground, and further, the capacitance Ct is the transfer signal line Lt and the ground. Is the parasitic capacitance between.

次に、従来のCMOSイメージセンサの動作を説明する。   Next, the operation of the conventional CMOS image sensor will be described.

図7は、このCMOSイメージセンサの動作を説明する波形図である。   FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of this CMOS image sensor.

このようなCMOSイメージセンサ200では、入射光の光電変換が画素アレイ200aの各画素で行われ、各画素で得られた光電変換信号が上記DECV回路210およびカラム回路220により画素信号として読み出される。   In such a CMOS image sensor 200, photoelectric conversion of incident light is performed in each pixel of the pixel array 200a, and a photoelectric conversion signal obtained in each pixel is read out as a pixel signal by the DECV circuit 210 and the column circuit 220.

例えば、図6に示す画素Pxでは、リセット信号RSTがハイレベルとなると、リセットトランジスタRtrがオンして、画素電源AVDDの電圧が電荷蓄積部FDに印加され、電荷蓄積部FDの電位はリセット電位となる。次に、リセット信号RSTがハイレベルからローレベルに変化した後、選択信号SELがハイレベルとなると、選択トランジスタAtrが導通して、この画素Pxが選択される。この選択された状態では、電荷蓄積部FD(増幅トランジスタAtrのゲート)の電位が増幅トランジスタAtrにより増幅されて出力信号線Lrに出力されることとなり、このタイミングでは、リセット電位が増幅されて出力信号線Lrに出力される。カラム回路220のCDS回路221はこの増幅されたリセット電位をタイミングTraでサンプリングしてサンプリング値を保持する。その後、転送信号TXがハイレベルになると、光電変換部PDで光電変換により得られた信号電荷が光電変換部PDから電荷蓄積部FDに転送される。このとき、電荷蓄積部FDの信号電位は、増幅トランジスタAtrにより増幅されて出力信号線Lrに出力される。カラム回路220のCDS回路221はこの増幅された信号電位をタイミングTsaでサンプリングしてサンプリング値を保持する。   For example, in the pixel Px shown in FIG. 6, when the reset signal RST becomes a high level, the reset transistor Rtr is turned on, the voltage of the pixel power supply AVDD is applied to the charge storage unit FD, and the potential of the charge storage unit FD is the reset potential. It becomes. Next, after the reset signal RST changes from the high level to the low level, when the selection signal SEL changes to the high level, the selection transistor Atr becomes conductive and the pixel Px is selected. In this selected state, the potential of the charge storage unit FD (the gate of the amplification transistor Atr) is amplified by the amplification transistor Atr and output to the output signal line Lr. At this timing, the reset potential is amplified and output. It is output to the signal line Lr. The CDS circuit 221 of the column circuit 220 samples the amplified reset potential at the timing Tra and holds the sampling value. Thereafter, when the transfer signal TX becomes high level, the signal charge obtained by photoelectric conversion in the photoelectric conversion unit PD is transferred from the photoelectric conversion unit PD to the charge accumulation unit FD. At this time, the signal potential of the charge storage portion FD is amplified by the amplification transistor Atr and output to the output signal line Lr. The CDS circuit 221 of the column circuit 220 samples the amplified signal potential at the timing Tsa and holds the sampling value.

CDS回路221は、サンプリングしたリセット電位とサンプリングした信号電位との差分電圧をAGC回路222に出力すると、該AGC回路222では、この差分電圧を増幅してADC回路223に出力する。ADC回路223では、このアナログ差分電圧をデジタル信号に変換し、デジタル画素信号として出力する。   When the CDS circuit 221 outputs the differential voltage between the sampled reset potential and the sampled signal potential to the AGC circuit 222, the AGC circuit 222 amplifies the differential voltage and outputs it to the ADC circuit 223. The ADC circuit 223 converts this analog differential voltage into a digital signal and outputs it as a digital pixel signal.

次に、このような固体撮像装置の電源ノイズに対する耐性について説明する。   Next, resistance to power supply noise of such a solid-state imaging device will be described.

固体撮像装置の画素電源AVDDにサイン波ノイズNpwが混入すると、画素電源と電荷蓄積部(フローティングディフュージョン)FDとのカップリング容量Cafにより電荷蓄積部FDに電位の揺れNfdが生じ、それがソースフォロワ(増幅トランジスタ)Atrにより垂直信号線Lrにその電位変動Nrsとして出力されてしまう。さらに、転送信号TX、選択信号SEL、およびリセット信号RSTの制御信号線Lt、Lts、およびLsは、画素電源AVDDではなく、DECV回路210から電源が供給されており、このDECV回路210の電源も基本的に画素電源AVDDと共通な場合が多い。そのため、画素電源AVDDにサイン波ノイズNpwを混入すると、画素に直接影響が及ぶだけでなく、DECV回路210の電源にもノイズが混入され、制御信号そのものがノイズNdを含んだ信号となってしまう。たとえば、選択信号SEL、リセット信号RST、転送信号TXにそれぞれノイズNd1、Nd2、Nd3が含まれることとなる。   When the sine wave noise Npw is mixed into the pixel power supply AVDD of the solid-state imaging device, a potential fluctuation Nfd is generated in the charge storage unit FD due to the coupling capacitance Caf between the pixel power supply and the charge storage unit (floating diffusion) FD, which is the source follower. (Amplification transistor) Atr is output as the potential fluctuation Nrs to the vertical signal line Lr. Further, the control signal lines Lt, Lts, and Ls of the transfer signal TX, the selection signal SEL, and the reset signal RST are supplied with power from the DECV circuit 210 instead of the pixel power supply AVDD, and the power of the DECV circuit 210 is also supplied. In many cases, the pixel power supply AVDD is basically common. Therefore, when the sine wave noise Npw is mixed into the pixel power supply AVDD, not only the pixel is directly affected but also noise is mixed into the power supply of the DECV circuit 210, and the control signal itself becomes a signal including the noise Nd. . For example, the selection signal SEL, the reset signal RST, and the transfer signal TX include noises Nd1, Nd2, and Nd3, respectively.

その中でも、選択信号SELにノイズNd1が混入すると、選択信号SELと電荷蓄積部FDとの寄生カップリング容量Csfで、電荷蓄積部FDにサイン波ノイズNfdが重畳される。この結果、サイン波ノイズNfdは、増幅トランジスタAtrを含むソースフォロワ回路により垂直信号線Lrに重畳されるため、それが水平ライン周期により、つまり、画素行毎に、垂直信号線Lrに重畳されたサイン波NrsのCDS回路22によるサンプリング場所が異なるため、横筋となって撮像画面に現れてしまう。   Among these, when the noise Nd1 is mixed in the selection signal SEL, the sine wave noise Nfd is superimposed on the charge storage unit FD by the parasitic coupling capacitance Csf between the selection signal SEL and the charge storage unit FD. As a result, since the sine wave noise Nfd is superimposed on the vertical signal line Lr by the source follower circuit including the amplification transistor Atr, it is superimposed on the vertical signal line Lr by the horizontal line period, that is, for each pixel row. Since the sampling location of the sine wave Nrs by the CDS circuit 22 is different, it appears as a horizontal stripe on the imaging screen.

図8には、画素電源AVDDにサイン波ノイズNpw(図6参照)が重畳され、これが選択信号SELに影響を与え、電荷蓄積部FDの信号Nfdが揺れるシミュレーション結果を示す。   FIG. 8 shows a simulation result in which sine wave noise Npw (see FIG. 6) is superimposed on the pixel power supply AVDD, which affects the selection signal SEL, and the signal Nfd of the charge storage unit FD fluctuates.

シミュレーションでは効果を明確化するために、DECVの電源にのみサイン波ノイズ振幅100mV(±50mV)を重畳し、画素電源にはサイン波ノイズを重畳しない条件にて、サイン波ノイズの評価を行った。   In order to clarify the effect in the simulation, the sine wave noise was evaluated under the condition that the sine wave noise amplitude 100 mV (± 50 mV) was superimposed only on the DECV power source and the sine wave noise was not superimposed on the pixel power source. .

図8を見ると、DECV電源に重畳されたサイン波ノイズ振幅100mV(±50mV)により、選択信号SELが揺れ(図8(c)の点線で示す部分A参照)、次に選択信号線Lsと電荷蓄積部FDとの間の寄生カップリング容量Csfにより、電荷蓄積部FDにサイン波ノイズ(振幅33.7mV)が重畳され、電荷蓄積部FDの電位が揺れている(図8(a)参照)。この重畳されたサイン波ノイズ(振幅33.7mV)は、増幅トランジスタAtrを含むソースフォロワ回路により、垂直信号線Lrに重畳されることになる。つまりこの例では、電源に入力されたノイズNpwの約1/3が電荷蓄積部FDの電位レベルに重畳されてしまう。なお、図8(b)はリセット信号RSTの波形を示し、図8(d)は転送信号TXの波形を示している。   Referring to FIG. 8, the selection signal SEL fluctuates due to the sine wave noise amplitude of 100 mV (± 50 mV) superimposed on the DECV power source (see the portion A indicated by the dotted line in FIG. 8C), and then the selection signal line Ls Due to the parasitic coupling capacitance Csf with the charge storage unit FD, sine wave noise (amplitude 33.7 mV) is superimposed on the charge storage unit FD, and the potential of the charge storage unit FD fluctuates (see FIG. 8A). ). The superimposed sine wave noise (amplitude 33.7 mV) is superimposed on the vertical signal line Lr by the source follower circuit including the amplification transistor Atr. That is, in this example, about 1/3 of the noise Npw input to the power supply is superimposed on the potential level of the charge storage unit FD. FIG. 8B shows the waveform of the reset signal RST, and FIG. 8D shows the waveform of the transfer signal TX.

また、図6に示す画素Pxでは、画素電源AVDDと電荷蓄積部FDとの間には、カップリング容量Cafが存在する。従って、垂直信号線Lrには、画素電源からカップリング容量を介して直接影響するノイズと、DECVのインバータSvの電源から選択信号線を介して影響するノイズの両方が支配的となり、ノイズ耐性を悪化させてしまう。   In the pixel Px shown in FIG. 6, a coupling capacitor Caf exists between the pixel power supply AVDD and the charge storage unit FD. Therefore, both the noise directly affecting the vertical signal line Lr from the pixel power supply through the coupling capacitance and the noise affecting the selection signal line from the power supply of the DECV inverter Sv are dominant, and noise resistance is improved. It gets worse.

そこで、固体撮像装置の電源からレギュレータにより内部電圧を生成し、これを画素電源AVDDとすることで、電源ノイズの混入を防止する方法もあるが、レギュレータに起因するレイアウト面積の増加、レギュレータそのもののによるノイズ成分の発生、及び画素のダイナミックレンジ縮小などを発生させることとなり得策ではない。
特開2003−198949号公報
Therefore, there is a method for preventing the mixing of power supply noise by generating an internal voltage from the power supply of the solid-state imaging device by a regulator and using this as the pixel power supply AVDD. However, an increase in the layout area caused by the regulator, the regulator itself It is not a good idea to generate noise components due to, and to reduce the dynamic range of pixels.
JP 2003-198949 A

上述したように、電源に重畳されたノイズにより、画素を選択するための選択信号SELが揺れ、次に選択信号線Lsと電荷蓄積部FDとの間の寄生容量Cafによる容量カップリングにて電荷蓄積部FDの電位にノイズが重畳される。この重畳されたノイズは増幅トランジスタAtrを含むソースフォロワ回路で垂直信号線Lrの電位に重畳され、画質劣化を招くことになる。   As described above, the selection signal SEL for selecting a pixel fluctuates due to noise superimposed on the power supply, and then charges are charged by capacitive coupling due to the parasitic capacitance Caf between the selection signal line Ls and the charge storage unit FD. Noise is superimposed on the potential of the storage unit FD. This superimposed noise is superimposed on the potential of the vertical signal line Lr by the source follower circuit including the amplification transistor Atr, which causes image quality degradation.

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、電源電圧に重畳されたノイズに対する耐性を高めることができ、これにより、このようなノイズによる影響で、撮像画面などに横筋が現れるといった画質の劣化を改善することができる固体撮像装置およびこのような固体撮像装置を搭載した電子情報機器を得ることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and can improve resistance to noise superimposed on the power supply voltage. As a result, the horizontal lines of the imaging screen and the like are affected by such noise. An object of the present invention is to obtain a solid-state imaging device capable of improving the deterioration of image quality such as the appearance of an electronic information device equipped with such a solid-state imaging device.

本発明に係る固体撮像装置は、複数の画素を配列してなる画素アレイと、該画素アレイにおける画素列毎に設けられ、該画素列の画素で得られた信号レベルが出力される出力信号線と、該画素アレイにおける画素行毎に設けられ、該画素行を選択するための選択信号線とを備えた固体撮像装置であって、選択制御信号に基づいて特定の画素行が選択されるよう、該特定の画素行の選択信号線を電源電圧により駆動する垂直走査回路と、該出力信号線に出力された信号レベルを読み取って画素信号を出力する水平走査回路とを備え、該垂直走査回路は、該特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により該出力信号線の信号レベルの読取りが行われるレベル読取タイミングでは、該特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されており、そのことにより上記目的が達成される。   A solid-state imaging device according to the present invention includes a pixel array in which a plurality of pixels are arranged, and an output signal line that is provided for each pixel column in the pixel array and that outputs a signal level obtained from the pixels in the pixel column A solid-state imaging device provided for each pixel row in the pixel array, and a selection signal line for selecting the pixel row, so that a specific pixel row is selected based on a selection control signal A vertical scanning circuit that drives a selection signal line of the specific pixel row by a power supply voltage, and a horizontal scanning circuit that reads a signal level output to the output signal line and outputs a pixel signal, and the vertical scanning circuit In the level reading timing in which the signal level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, the supply of the power supply voltage to the selection signal line of the specific pixel row Shut off Cormorant is configured, the object is achieved.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記垂直走査回路は、前記電源電圧が供給され、前記選択制御信号に基づいて前記選択信号線を駆動する信号線駆動回路と、該信号線駆動回路と該電源電圧を供給する電源との間に設けられたスイッチ回路とを備え、前記特定の画素行が選択された後、前記レベル読取タイミングでは該特定の画素行の選択信号線がフローティング状態となるよう、該スイッチ回路を制御することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the vertical scanning circuit is supplied with the power supply voltage and drives the selection signal line based on the selection control signal, the signal line driving circuit, and the signal line driving circuit And a switch circuit provided between a power supply for supplying a power supply voltage, and after the specific pixel row is selected, the selection signal line of the specific pixel row is in a floating state at the level reading timing. It is preferable to control the switch circuit.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記垂直走査回路は、前記選択制御信号を遅延する遅延回路を有し、前記スイッチ回路を該遅延回路の出力により制御することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the vertical scanning circuit preferably includes a delay circuit that delays the selection control signal, and the switch circuit is controlled by an output of the delay circuit.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記遅延回路は、多段接続のインバータ回路を有し、該インバータ回路の段数が外部からの設定信号により設定されることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that the delay circuit includes a multistage-connected inverter circuit, and the number of stages of the inverter circuit is set by an external setting signal.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記スイッチ回路は、前記電源と前記信号線駆動回路との間に接続されたPチャネル型トランジスタであり、該Pチャネル型トランジスタのゲートには前記遅延回路の出力が接続されていることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, the switch circuit is a P-channel transistor connected between the power source and the signal line driver circuit, and the gate of the P-channel transistor has the delay circuit The output is preferably connected.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記信号線駆動回路は、CMOS構成のインバータ回路であることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, it is preferable that the signal line driving circuit is an inverter circuit having a CMOS configuration.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該信号電荷を該光電変換部から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して前記出力信号線に出力する増幅トランジスタと、前記選択信号線により、該増幅トランジスタに前記電源電圧を供給するよう制御される選択トランジスタとを有することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the pixel includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to a received light amount by photoelectric conversion of incident light, a charge storage unit that stores the signal charge, and the signal charge. A transfer transistor that transfers from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit, a reset transistor that resets signal charges stored in the charge storage unit, and amplifies the signal level of the charge storage unit and outputs the amplified signal level to the output signal line It is preferable to include an amplifying transistor to be controlled and a selection transistor controlled to supply the power supply voltage to the amplifying transistor by the selection signal line.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該信号電荷を該光電変換部から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、前記電源電圧が供給され、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して出力する増幅トランジスタと、該増幅トランジスタと前記出力信号線との間に接続され、前記選択信号線により、該増幅トランジスタで増幅された信号レベルを該出力信号線に出力するよう制御される選択トランジスタとを有することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the pixel includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to a received light amount by photoelectric conversion of incident light, a charge storage unit that stores the signal charge, and the signal charge. A transfer transistor that transfers from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit, a reset transistor that resets signal charges stored in the charge storage unit, and the power supply voltage are supplied to amplify the signal level of the charge storage unit And a selection transistor connected between the amplification transistor and the output signal line, and controlled to output the signal level amplified by the amplification transistor to the output signal line by the selection signal line It is preferable to include a transistor.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平走査回路は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷がリセットされたときの該電荷蓄積部のリセットレベルを読出し、該リセット後に該信号電荷が前記光電変換部から該電荷蓄積部に転送されたときの該電荷蓄積部の信号電荷レベルを読み出して、該リセットレベルと該信号電荷レベルとの差分を画素信号として出力する差分回路を有し、前記垂直走査回路は、前記特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により前記出力信号線のリセットレベルの読取りが行われるリセットレベル読取タイミングと、該水平走査回路により該出力信号線の信号電荷レベルの読取りが行われる信号電荷レベル読取タイミングとを含む期間には、該特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されていることが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the horizontal scanning circuit reads a reset level of the charge storage unit when the signal charge stored in the charge storage unit is reset, and the signal charge is A differential circuit that reads a signal charge level of the charge storage unit when transferred from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit, and outputs a difference between the reset level and the signal charge level as a pixel signal; The vertical scanning circuit includes a reset level reading timing at which the reset level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, and a signal of the output signal line by the horizontal scanning circuit. In a period including a signal charge level reading timing at which the charge level is read, supply of the power supply voltage to the selection signal line of the specific pixel row is cut off. Which is preferably earthenware pots configuration.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して前記出力信号線に出力する増幅トランジスタと、前記選択信号線により、該増幅トランジスタに前記電源電圧を供給するよう制御される選択トランジスタとを有することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the pixel includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to a received light amount by photoelectric conversion of incident light, a charge storage unit that stores the signal charge, and the charge storage unit. A reset transistor that resets the signal charge accumulated in the signal, an amplification transistor that amplifies the signal level of the charge accumulation unit and outputs the amplified signal level to the output signal line, and supplies the power supply voltage to the amplification transistor through the selection signal line It is preferable to have a selection transistor controlled to do so.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、前記電源電圧が供給され、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して出力する増幅トランジスタと、該増幅トランジスタと前記出力信号線との間に接続され、前記選択信号線により、該増幅トランジスタで増幅された信号レベルを該出力信号線に出力するよう制御される選択トランジスタとを有することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the pixel includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to a received light amount by photoelectric conversion of incident light, a charge storage unit that stores the signal charge, and the charge storage unit. A reset transistor that resets the signal charge stored in the power supply, an amplification transistor that is supplied with the power supply voltage and amplifies and outputs the signal level of the charge storage unit, and is connected between the amplification transistor and the output signal line And a selection transistor controlled by the selection signal line to output the signal level amplified by the amplification transistor to the output signal line.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平走査回路は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷がリセットされたときの該電荷蓄積部のリセットレベル、および該リセット前の、前記光電変換部からの信号電荷が該電荷蓄積部に蓄積されている状態での該電荷蓄積部の信号電荷レベルを読み出して、該リセットレベルと該信号電荷レベルとの差分を画素信号として出力する差分回路を有し、前記垂直走査回路は、前記特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により前記出力信号線の信号電荷レベルの読取りが行われる信号電荷レベル読取タイミングと、該水平走査回路により該出力信号線のリセットレベルの読取りが行われるリセットレベル読取タイミングとを含む期間には、該選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されていることが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the horizontal scanning circuit includes a reset level of the charge storage unit when the signal charge stored in the charge storage unit is reset, and the photoelectric conversion unit before the reset. And a differential circuit that reads the signal charge level of the charge storage unit in a state where the signal charge from the charge storage unit is stored in the charge storage unit and outputs the difference between the reset level and the signal charge level as a pixel signal. The vertical scanning circuit includes a signal charge level reading timing at which a signal charge level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, and the horizontal scanning circuit The power supply voltage supply to the selection signal line is cut off during a period including the reset level reading timing at which the reset level of the output signal line is read. It is preferred that the.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記垂直走査回路は、前記電源電圧が供給され、前記選択制御信号に基づいて前記選択信号線を駆動する信号線駆動回路と、該信号線駆動回路と該選択信号線との間に設けられたスイッチ回路とを備え、前記特定の画素行が選択された後、前記レベル読取タイミングでは該特定の画素行の選択信号線がフローティング状態となるよう該スイッチ回路を制御することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the vertical scanning circuit is supplied with the power supply voltage and drives the selection signal line based on the selection control signal, the signal line driving circuit, and the signal line driving circuit And a switch circuit provided between the selection signal line and the switch circuit so that the selection signal line of the specific pixel row is in a floating state at the level reading timing after the specific pixel row is selected. Is preferably controlled.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記垂直走査回路は、前記選択制御信号を遅延する遅延回路を有し、前記スイッチ回路を該遅延回路の出力により制御することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the vertical scanning circuit preferably includes a delay circuit that delays the selection control signal, and the switch circuit is controlled by an output of the delay circuit.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記遅延回路は、多段接続のインバータ回路を有し、該インバータ回路の段数が外部からの設定信号により設定されることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that the delay circuit includes a multistage-connected inverter circuit, and the number of stages of the inverter circuit is set by an external setting signal.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記スイッチ回路は、前記信号線駆動回路と前記選択信号線との間に接続され、並列接続のPチャネル型トランジスタおよびNチャネルトランジスタからなるトランスファーゲートであり、該両トランジスタのゲートには前記遅延回路の出力が接続されていることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, the switch circuit is a transfer gate that is connected between the signal line driving circuit and the selection signal line and includes a P-channel transistor and an N-channel transistor connected in parallel. It is preferable that the output of the delay circuit is connected to the gates of both transistors.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記信号線駆動回路は、CMOS構成のインバータ回路であることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, it is preferable that the signal line driving circuit is an inverter circuit having a CMOS configuration.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該信号電荷を該光電変換部から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して前記出力信号線に出力する増幅トランジスタと、前記選択信号線により、該増幅トランジスタに前記電源電圧を供給するよう制御される選択トランジスタとを有することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the pixel includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to a received light amount by photoelectric conversion of incident light, a charge storage unit that stores the signal charge, and the signal charge. A transfer transistor that transfers from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit, a reset transistor that resets signal charges stored in the charge storage unit, and amplifies the signal level of the charge storage unit and outputs the amplified signal level to the output signal line It is preferable to include an amplifying transistor to be controlled and a selection transistor controlled to supply the power supply voltage to the amplifying transistor by the selection signal line.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該信号電荷を該光電変換部から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、前記電源電圧が供給され、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して出力する増幅トランジスタと、該増幅トランジスタと前記出力信号線との間に接続され、前記選択信号線により、該増幅トランジスタで増幅された信号レベルを該出力信号線に出力するよう制御される選択トランジスタとを有することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the pixel includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to a received light amount by photoelectric conversion of incident light, a charge storage unit that stores the signal charge, and the signal charge. A transfer transistor that transfers from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit, a reset transistor that resets signal charges stored in the charge storage unit, and the power supply voltage are supplied to amplify the signal level of the charge storage unit And a selection transistor connected between the amplification transistor and the output signal line, and controlled to output the signal level amplified by the amplification transistor to the output signal line by the selection signal line It is preferable to include a transistor.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平走査回路は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷がリセットされたときの該電荷蓄積部のリセットレベルを読出し、該リセット後に該信号電荷が前記光電変換部から該電荷蓄積部に転送されたときの該電荷蓄積部の信号電荷レベルを読み出して、該リセットレベルと該信号電荷レベルとの差分を画素信号として出力する差分回路を有し、前記垂直走査回路は、前記特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により前記出力信号線のリセットレベルの読取りが行われるリセットレベル読取タイミングと、該水平走査回路により該出力信号線の信号電荷レベルの読取りが行われる信号電荷レベル読取タイミングとを含む期間には、該特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されていることが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the horizontal scanning circuit reads a reset level of the charge storage unit when the signal charge stored in the charge storage unit is reset, and the signal charge is A differential circuit that reads a signal charge level of the charge storage unit when transferred from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit, and outputs a difference between the reset level and the signal charge level as a pixel signal; The vertical scanning circuit includes a reset level reading timing at which the reset level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, and a signal of the output signal line by the horizontal scanning circuit. In a period including a signal charge level reading timing at which the charge level is read, supply of the power supply voltage to the selection signal line of the specific pixel row is cut off. Which is preferably earthenware pots configuration.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して前記出力信号線に出力する増幅トランジスタと、前記選択信号線により、該増幅トランジスタに前記電源電圧を供給するよう制御される選択トランジスタとを有することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the pixel includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to a received light amount by photoelectric conversion of incident light, a charge storage unit that stores the signal charge, and the charge storage unit. A reset transistor that resets the signal charge accumulated in the signal, an amplification transistor that amplifies the signal level of the charge accumulation unit and outputs the amplified signal level to the output signal line, and supplies the power supply voltage to the amplification transistor through the selection signal line It is preferable to have a selection transistor controlled to do so.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、前記電源電圧が供給され、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して出力する増幅トランジスタと、該増幅トランジスタと前記出力信号線との間に接続され、前記選択信号線により、該増幅トランジスタで増幅された信号レベルを該出力信号線に出力するよう制御される選択トランジスタとを有することが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the pixel includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to a received light amount by photoelectric conversion of incident light, a charge storage unit that stores the signal charge, and the charge storage unit. A reset transistor that resets the signal charge stored in the power supply, an amplification transistor that is supplied with the power supply voltage and amplifies and outputs the signal level of the charge storage unit, and is connected between the amplification transistor and the output signal line And a selection transistor controlled by the selection signal line to output the signal level amplified by the amplification transistor to the output signal line.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平走査回路は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷がリセットされたときの該電荷蓄積部のリセットレベル、および該リセット前の、前記光電変換部からの信号電荷が該電荷蓄積部に蓄積されている状態での該電荷蓄積部の信号電荷レベルを読み出して、該リセットレベルと該信号電荷レベルとの差分を画素信号として出力する差分回路を有し、前記垂直走査回路は、前記特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により前記出力信号線の信号電荷レベルの読取りが行われる信号電荷レベル読取タイミングと、該水平走査回路により該出力信号線のリセットレベルの読取りが行われるリセットレベル読取タイミングとを含む期間には、該選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されていることが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the horizontal scanning circuit includes a reset level of the charge storage unit when the signal charge stored in the charge storage unit is reset, and the photoelectric conversion unit before the reset. And a differential circuit that reads the signal charge level of the charge storage unit in a state where the signal charge from the charge storage unit is stored in the charge storage unit and outputs the difference between the reset level and the signal charge level as a pixel signal. The vertical scanning circuit includes a signal charge level reading timing at which a signal charge level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, and the horizontal scanning circuit The power supply voltage supply to the selection signal line is cut off during a period including the reset level reading timing at which the reset level of the output signal line is read. It is preferred that the.

本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上記固体撮像装置であり、そのことにより上記目的が達成される。   An electronic information device according to the present invention is an electronic information device provided with an image pickup unit that picks up an image of a subject, and the image pickup unit is the solid-state image pickup device, thereby achieving the object.

以下、本発明の作用について説明する。   The operation of the present invention will be described below.

本発明においては、固体撮像装置において、画素アレイにおける画素行を選択する垂直走査回路を、特定の画素行が選択された後、水平走査回路により出力信号線の信号レベルの読取りが行われるレベル読取タイミングでは、特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するようにしたので、水平走査回路により、出力信号線の信号レベルが読み取られる時点では、選択信号線はフローティング状態となっており、このため、電源電圧に重畳されているノイズの影響が、水平走査回路により読み取られた出力信号線の信号レベルに及ぶのを回避することができる。これにより、電源電圧に重畳されたノイズに対する耐性を高めることができ、引いては、このようなノイズによる影響で、撮像画面などに横筋が現れるといった画質の劣化を改善することができる。   In the present invention, in the solid-state imaging device, the vertical scanning circuit that selects the pixel row in the pixel array is the level reading in which the signal level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected. At the timing, supply of the power supply voltage to the selection signal line of a specific pixel row is cut off, so that the selection signal line is in a floating state when the signal level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit. For this reason, it is possible to avoid the influence of noise superimposed on the power supply voltage from reaching the signal level of the output signal line read by the horizontal scanning circuit. As a result, it is possible to increase resistance to noise superimposed on the power supply voltage, and to improve image quality degradation such as horizontal stripes appearing on the imaging screen due to such noise.

以上のように、本発明によれば、複数の画素を配列してなる画素アレイと、該画素アレイにおける画素列毎に設けられ、該画素列の画素で得られた信号レベルが出力される出力信号線と、該画素アレイにおける画素行毎に設けられ、該画素行を選択するための選択信号線とを備えた固体撮像装置において、選択制御信号に基づいて特定の画素行が選択されるよう、該特定の画素行の選択信号線を電源電圧により駆動する垂直走査回路と、該出力信号線に出力された信号レベルを読み取って画素信号を出力する水平走査回路とを備え、該垂直走査回路を、該特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により該出力信号線の信号レベルの読取りが行われるレベル読取タイミングでは、該特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成したので、電源電圧に重畳されたノイズに対する耐性を高めることができ、これにより、このようなノイズによる影響で、撮像画面などに横筋が現れるといった画質の劣化を改善することができる効果がある。   As described above, according to the present invention, a pixel array in which a plurality of pixels are arranged, and an output that is provided for each pixel column in the pixel array and that outputs a signal level obtained from the pixels in the pixel column In a solid-state imaging device including a signal line and a selection signal line provided for each pixel row in the pixel array for selecting the pixel row, a specific pixel row is selected based on a selection control signal. A vertical scanning circuit that drives a selection signal line of the specific pixel row by a power supply voltage, and a horizontal scanning circuit that reads a signal level output to the output signal line and outputs a pixel signal, and the vertical scanning circuit At the level reading timing when the signal level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, supply of the power supply voltage to the selection signal line of the specific pixel row Shut off With this configuration, it is possible to increase resistance to noise superimposed on the power supply voltage, and thereby, it is possible to improve image quality deterioration such as horizontal stripes appearing on the imaging screen due to such noise. is there.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1に係る固体撮像装置を説明する図であり、この固体撮像装置を構成する画素アレイ中の1画素の回路構成と、1画素行に対応する垂直走査回路(DECV回路)の回路構成とを示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. A circuit configuration of one pixel in a pixel array constituting the solid-state imaging device and a vertical scanning circuit (DECV) corresponding to one pixel row. Circuit).

この実施形態1の固体撮像装置100はCMOSイメージセンサであり、従来の固体撮像装置(CMOSイメージセンサ)200と同様、複数の画素Pxを二次元状に配列してなる画素アレイ(図5参照)と、該画素アレイにおける画素列毎に設けられ、該画素列の画素Pxで得られた信号レベルが出力される出力信号線(以下、垂直信号線ともいう。)Lrと、画素アレイにおける画素行毎に設けられ、画素行を選択するための選択信号線Lsとを備えている。この出力信号線Lrは定電流源Pwに接続されている。ここで、各画素は、従来のものと同様4トランジスタ構成(4TR構成)となっている。   The solid-state imaging device 100 according to the first embodiment is a CMOS image sensor, and a pixel array in which a plurality of pixels Px are two-dimensionally arranged as in the conventional solid-state imaging device (CMOS image sensor) 200 (see FIG. 5). An output signal line (hereinafter also referred to as a vertical signal line) Lr provided for each pixel column in the pixel array and outputting a signal level obtained by the pixel Px of the pixel column, and a pixel row in the pixel array And a selection signal line Ls for selecting a pixel row. This output signal line Lr is connected to a constant current source Pw. Here, each pixel has a 4-transistor configuration (4TR configuration) as in the conventional case.

また、固体撮像装置100は、選択制御信号SELn、・・・、SELmに基づいて特定の画素行が選択されるよう、該特定の画素行の選択信号線Lsを電源電圧により駆動する垂直走査回路110と、該出力信号線Lrに出力された信号レベルを読み取って画素信号を出力する水平走査回路(図5参照)とを備えている。   Further, the solid-state imaging device 100 is a vertical scanning circuit that drives a selection signal line Ls of a specific pixel row with a power supply voltage so that a specific pixel row is selected based on the selection control signals SELn,. 110, and a horizontal scanning circuit (see FIG. 5) that reads a signal level output to the output signal line Lr and outputs a pixel signal.

そして、この実施形態1の固体撮像装置100は、画素アレイにおける画素行を選択する垂直走査回路110を、特定の画素行が選択された後、水平走査回路により出力信号線の信号レベルの読取りが行われるレベル読取タイミングでは、特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するようにしたものであり、これにより、水平走査回路により、出力信号線の信号レベルが読み取られる時点では、選択信号線はフローティング状態となっており、このため、電源電圧に重畳されているノイズの影響が、水平走査回路により読み取られた出力信号線の信号レベルに及ぶのを回避することができるものである。   In the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment, the vertical scanning circuit 110 that selects the pixel row in the pixel array is used to read the signal level of the output signal line by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected. At the level reading timing to be performed, the supply of the power supply voltage to the selection signal line of a specific pixel row is cut off, so that at the time when the signal level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit. The selection signal line is in a floating state, so that the influence of noise superimposed on the power supply voltage can be prevented from reaching the signal level of the output signal line read by the horizontal scanning circuit. It is.

なお、この実施形態1における画素アレイおよび水平走査回路は従来のものと同一であるので、以下、主に、垂直走査回路110について詳述する。   Since the pixel array and the horizontal scanning circuit in the first embodiment are the same as the conventional one, the vertical scanning circuit 110 will be mainly described in detail below.

この実施形態1の垂直走査回路(DECV回路)110は、各画素Pxの選択トランジスタStrを制御するSEL信号SELn,・・・,SELmと、そのリセットトランジスタRtrを制御するRST信号RSTn,・・・,RSTmと、その転送ゲート(転送トランジスタ)を制御するTX信号TXn,・・・,TXmとを発生して、これらのトランジスタを駆動制御する駆動制御回路である。   The vertical scanning circuit (DECV circuit) 110 according to the first embodiment includes a SEL signal SELn,..., SELm that controls the selection transistor Str of each pixel Px, and an RST signal RSTn,... That controls the reset transistor Rtr. , RSTm and TX signals TXn,..., TXm for controlling the transfer gates (transfer transistors), and driving control of these transistors.

ここで、DECV回路110は、反転選択信号XSELの信号レベルを反転して選択信号線Lrに選択信号SELを出力するインバータ回路Svと、反転リセット信号XRSTの信号レベルを反転してリセット信号線Lrsにリセット信号SELを出力するインバータ回路Rvと、反転転送信号XTXの信号レベルを反転して転送信号線Ltに転送信号TXを出力するインバータ回路Tvとを有している。また、DECV回路110は、インバータ回路(信号線駆動回路)Svとその電源電圧を供給する画素電源AVDDとの間に設けられたスイッチ回路120を備え、前記特定の画素行が選択された後、前記レベル読取タイミングでは該特定の画素行の選択信号線がフローティング状態となるよう、該スイッチ回路120を制御する構成となっている。具体的には、前記垂直走査回路110は、前記選択制御信号を遅延する遅延回路111を有し、上記スイッチ回路120が遅延回路111の出力により制御されるようになっている。   Here, the DECV circuit 110 inverts the signal level of the inverted selection signal XSEL and outputs the selection signal SEL to the selection signal line Lr, and inverts the signal level of the inverted reset signal XRST to reset the signal line Lrs. The inverter circuit Rv for outputting the reset signal SEL and the inverter circuit Tv for inverting the signal level of the inverted transfer signal XTX and outputting the transfer signal TX to the transfer signal line Lt. The DECV circuit 110 includes a switch circuit 120 provided between the inverter circuit (signal line drive circuit) Sv and a pixel power supply AVDD that supplies the power supply voltage. After the specific pixel row is selected, At the level reading timing, the switch circuit 120 is controlled so that the selection signal line of the specific pixel row is in a floating state. Specifically, the vertical scanning circuit 110 includes a delay circuit 111 that delays the selection control signal, and the switch circuit 120 is controlled by the output of the delay circuit 111.

遅延回路111は、多段接続のインバータ回路を有し、インバータ回路の段数が外部からの設定信号により設定される構成となっており、また、スイッチ回路120は、電源電圧AVDDとインバータ回路Svとの間に接続されたPチャネル型トランジスタで構成されており、このPチャネル型トランジスタのゲートには遅延回路111の出力が接続されている。なお、ここでインバータ回路は、電源と接地との間にPチャネル型トランジスタとNチャネル型トランジスタとを直列に接続し、該両トランジスタのゲートを共通接続してインバータ回路の入力ノードとし、該両トランジスタの接続点を出力ノードとしたものである。   The delay circuit 111 has a multi-stage inverter circuit, and the number of stages of the inverter circuit is set by an external setting signal. The switch circuit 120 includes a power supply voltage AVDD and an inverter circuit Sv. The P-channel transistor is connected between them, and the output of the delay circuit 111 is connected to the gate of the P-channel transistor. Here, in the inverter circuit, a P-channel transistor and an N-channel transistor are connected in series between the power source and the ground, and the gates of the two transistors are connected in common to serve as an input node of the inverter circuit. The connection point of the transistor is the output node.

なお、容量Csは、選択信号線Lsと接地との間の寄生容量、容量Crは、リセット線Lrsと接地との間の寄生容量であり、さらに、容量Ctは、転送信号線Ltと接地との間の寄生容量である。   Note that the capacitance Cs is a parasitic capacitance between the selection signal line Ls and the ground, the capacitance Cr is a parasitic capacitance between the reset line Lrs and the ground, and further, the capacitance Ct is the transfer signal line Lt and the ground. Is the parasitic capacitance between.

次に、本実施形態1の固体撮像装置の動作について説明する。   Next, the operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment will be described.

図2は、この実施形態1のCMOSイメージセンサ(固体撮像装置)100の動作を説明する波形図である。   FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the CMOS image sensor (solid-state imaging device) 100 according to the first embodiment.

このようなCMOSイメージセンサ100では、入射光の光電変換が画素アレイ(図5参照)の各画素で行われ、各画素で得られた光電変換信号が上記DECV回路110およびカラム回路(図5参照)により画素信号として読み出される。   In such a CMOS image sensor 100, photoelectric conversion of incident light is performed in each pixel of the pixel array (see FIG. 5), and the photoelectric conversion signal obtained in each pixel is the DECV circuit 110 and the column circuit (see FIG. 5). ) Is read out as a pixel signal.

例えば、図1に示す4Tr構成の画素Pxでは、リセット信号RSTがハイレベルとなると、リセットトランジスタRtrがオンして、画素電源AVDDの電圧が電荷蓄積部FDに印加され、電荷蓄積部FDの電位はリセット電位となる。次に、リセット信号RSTがハイレベルからローレベルに変化した後、選択信号SELがハイレベルとなると、選択トランジスタAtrが導通して、この画素Pxが選択される。この選択された状態では、電荷蓄積部FD(増幅トランジスタAtrのゲート)の電位が増幅トランジスタAtrにより増幅されて出力信号線Lrに出力されることとなり、このタイミングでは、リセット電位が増幅されて出力信号線Lrに出力される。   For example, in the pixel Px having the 4Tr configuration shown in FIG. 1, when the reset signal RST becomes high level, the reset transistor Rtr is turned on, and the voltage of the pixel power supply AVDD is applied to the charge storage unit FD, and the potential of the charge storage unit FD. Becomes a reset potential. Next, after the reset signal RST changes from the high level to the low level, when the selection signal SEL changes to the high level, the selection transistor Atr becomes conductive and the pixel Px is selected. In this selected state, the potential of the charge storage unit FD (the gate of the amplification transistor Atr) is amplified by the amplification transistor Atr and output to the output signal line Lr. At this timing, the reset potential is amplified and output. It is output to the signal line Lr.

そして、選択信号SELがハイレベルとなった後、遅延回路111での設定遅延時間だけ遅れて、スイッチ回路120が波形SWに示すようにオフし、選択信号線SELは、フローティング状態となる。その後、転送信号TXが立ち上がる直前のタイミングTraで、カラム回路のCDS回路(図5参照)は、この増幅されたリセット電位をサンプリングしてサンプリング値を保持する。その後、転送信号TXがハイレベルになると、光電変換部PDで光電変換により得られた信号電荷が光電変換部PDから電荷蓄積部FDに転送される。このとき、電荷蓄積部FDの信号電位は、増幅トランジスタAtrにより増幅されて出力信号線Lrに出力される。   Then, after the selection signal SEL becomes high level, the switch circuit 120 is turned off as indicated by the waveform SW with a delay of the set delay time in the delay circuit 111, and the selection signal line SEL enters a floating state. Thereafter, at the timing Tra immediately before the transfer signal TX rises, the CDS circuit (see FIG. 5) of the column circuit samples the amplified reset potential and holds the sampling value. Thereafter, when the transfer signal TX becomes high level, the signal charge obtained by photoelectric conversion in the photoelectric conversion unit PD is transferred from the photoelectric conversion unit PD to the charge accumulation unit FD. At this time, the signal potential of the charge storage portion FD is amplified by the amplification transistor Atr and output to the output signal line Lr.

次に、転送信号TXがローレベルになった後、選択信号SELがローレベルになる直前のタイミングTsaで、カラム回路のCDS回路は、増幅された電荷蓄積部FDの信号電位をサンプリングしてサンプリング値を保持する。その後、選択信号SELがローレベルになると、遅延回路111での設定遅延時間だけ遅れて、スイッチ回路120が波形SWに示すようにオンする。   Next, at the timing Tsa immediately after the transfer signal TX becomes low level and immediately before the selection signal SEL becomes low level, the CDS circuit of the column circuit samples and samples the amplified signal potential of the charge storage unit FD. Holds the value. Thereafter, when the selection signal SEL becomes a low level, the switch circuit 120 is turned on as shown by the waveform SW with a delay of the set delay time in the delay circuit 111.

一方、水平走査回路のCDS回路は、サンプリングしたリセット電位とサンプリングした信号電位との差分電圧をAGC回路に出力し、該AGC回路222は、この差分電圧を増幅してADC回路223に出力すると、ADC回路223は、このアナログ差分電圧をデジタル信号に変換し、デジタル画素信号として出力する。   On the other hand, the CDS circuit of the horizontal scanning circuit outputs a differential voltage between the sampled reset potential and the sampled signal potential to the AGC circuit, and the AGC circuit 222 amplifies the differential voltage and outputs it to the ADC circuit 223. The ADC circuit 223 converts the analog differential voltage into a digital signal and outputs it as a digital pixel signal.

以下、本実施形態1の固体撮像装置の動作を従来のものと対比して詳細に説明する。   Hereinafter, the operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment will be described in detail in comparison with the conventional one.

従来例では、図6で説明したように、画素電源AVDDに重畳したサイン波ノイズNpwはDECV回路210に入り、選択信号SEL、及びリセット信号RST、画素電荷転送信号TXに重畳される。選択信号SELに重畳したノイズは、選択信号線Lsと電荷蓄積部FDとの間の寄生カップリング容量Csfにより、電荷蓄積部FDの電位にノイズNfdとして重畳される。この重畳されたノイズNfdは、各画素のソースフォロワ回路により垂直信号線Lrの電位に重畳され、画質劣化を招くことになる。   In the conventional example, as described with reference to FIG. 6, the sine wave noise Npw superimposed on the pixel power supply AVDD enters the DECV circuit 210 and is superimposed on the selection signal SEL, the reset signal RST, and the pixel charge transfer signal TX. The noise superimposed on the selection signal SEL is superimposed on the potential of the charge storage unit FD as noise Nfd by the parasitic coupling capacitance Csf between the selection signal line Ls and the charge storage unit FD. This superimposed noise Nfd is superimposed on the potential of the vertical signal line Lr by the source follower circuit of each pixel, resulting in image quality degradation.

図7には、画素回路をアクセスするためのDECV回路の制御信号タイミングが示されている。   FIG. 7 shows the control signal timing of the DECV circuit for accessing the pixel circuit.

画素をリセットするRST信号にノイズが重畳された場合でも、リセット信号RSTがHからLレベルになった後に、リセットレベルが画素から読み出されるので、リセットレベルサンプリングタイミング(RAタイミング)Traでは、電源に乗ったノイズレベルの影響は受けないことになる。同様に、画素電荷転送信号TXにノイズが重畳された場合でも、この転送信号TXがHからLレベルになった後に、信号レベルが画素から読み出されるので、信号レベルサンプリングタイミング(SAタイミング)Tsaでは、同様に電源に乗ったノイズレベルの影響は受けないことになる。   Even when noise is superimposed on the RST signal for resetting the pixel, the reset level is read from the pixel after the reset signal RST changes from the H level to the L level. Therefore, the reset level sampling timing (RA timing) Tra It will not be affected by the noise level. Similarly, even when noise is superimposed on the pixel charge transfer signal TX, the signal level is read from the pixel after the transfer signal TX changes from the H level to the L level. Therefore, at the signal level sampling timing (SA timing) Tsa. Similarly, it is not affected by the noise level on the power supply.

次に、画素選択信号SELにノイズが重畳された場合には、従来例で説明したように、電荷蓄積部FDと選択信号線Lsとのカップリング容量Csfにより電荷蓄積部FDの電位が揺れ、それが垂直信号線Lrにノイズとして重畳されることになる。従来の固体撮像装置では、この選択信号SELがHレベルである状態で、リセットレベルおよび信号レベルが画素から読み出されるので、電源に印加されたノイズの影響が水平走査回路の出力であるデジタル画素信号に影響を及ぼすこととなる。   Next, when noise is superimposed on the pixel selection signal SEL, as described in the conventional example, the potential of the charge storage unit FD fluctuates due to the coupling capacitor Csf between the charge storage unit FD and the selection signal line Ls, This is superimposed as noise on the vertical signal line Lr. In the conventional solid-state imaging device, since the reset level and the signal level are read from the pixel in a state where the selection signal SEL is at the H level, the digital pixel signal whose noise is applied to the power supply is the output of the horizontal scanning circuit. Will be affected.

これに対し、本発明の実施形態1では、このような不具合を解消するために、画素電源AVDDとDECV回路のインバータ回路(SEL電源)Svとの間にスイッチ120を設置し、リセットレベルおよび信号レベルが画素から読み出されるタイミングでは、このスイッチをオフするようにしている。   On the other hand, in the first embodiment of the present invention, in order to solve such a problem, a switch 120 is provided between the pixel power supply AVDD and the inverter circuit (SEL power supply) Sv of the DECV circuit, and the reset level and signal are set. At the timing when the level is read from the pixel, this switch is turned off.

図2は、本実施形態1のDECV回路110の制御信号タイミングを示している。   FIG. 2 shows the control signal timing of the DECV circuit 110 of the first embodiment.

従来のDECV回路210における動作と異なる点は、画素選択信号SELがHレベルになった後、所定時間(遅延回路111での遅延時間)が経過した時点(タイミング)で、電源AVDDとDECV回路のインバータ回路(SEL電源)Svとの間のスイッチ120をオフする点である。このタイミングでスイッチ120をオフすることによって、選択信号SELはHレベルを保持してフローティング状態になる。図2中では、破線にてこのフローティング状態を示している。このように、画素電源AVDDとインバータ回路(DECVのSEL電源)Svとの間のスイッチ120をオフすることによって、画素電源AVDDに重畳されたノイズが水平走査回路で読み取られる信号レベルに影響を及ぼすのを完全に遮断することが可能になる。   The difference from the operation in the conventional DECV circuit 210 is that when a predetermined time (delay time in the delay circuit 111) elapses (timing) after the pixel selection signal SEL becomes H level, The switch 120 between the inverter circuit (SEL power supply) Sv is turned off. By turning off the switch 120 at this timing, the selection signal SEL maintains the H level and enters a floating state. In FIG. 2, this floating state is indicated by a broken line. Thus, by turning off the switch 120 between the pixel power supply AVDD and the inverter circuit (SELV SEL power supply) Sv, noise superimposed on the pixel power supply AVDD affects the signal level read by the horizontal scanning circuit. Can be completely blocked.

図3は、図8に示すものと同様なシミュレーションを本実施形態1の固体撮像装置において行った結果を示すものであり、図3に示すシミュレーションでは、本実施形態でのノイズ耐性の改善効果を検証しており、従来例(図8)と同様に、効果を明確化するために、DECV回路110に供給される電源電圧にのみサイン波ノイズ(振幅100mV(±50mV))を重畳し、画素電源電圧にはサイン波ノイズを重畳しない条件にて評価した。   FIG. 3 shows the result of a simulation similar to that shown in FIG. 8 performed in the solid-state imaging device of the first embodiment. In the simulation shown in FIG. 3, the noise tolerance improvement effect in the present embodiment is shown. Similar to the conventional example (FIG. 8), in order to clarify the effect, sine wave noise (amplitude 100 mV (± 50 mV)) is superimposed only on the power supply voltage supplied to the DECV circuit 110, and the pixel The power supply voltage was evaluated under the condition that sine wave noise was not superimposed.

この図3では、DECVへの電源電圧に重畳されたサイン波ノイズ(振幅100mV(±50mV))により、画素選択信号SELが揺れる様子は確認されない(図3(c)の点線部分B)。次に、選択信号線Lsと電荷蓄積部FDとの間の寄生カップリング容量Csfにて電荷蓄積部FDの電位に僅かではあるが、サイン波ノイズ(振幅0.17mV)が重畳される様子が、図3(a)に示す波形の上部平坦部分で示されている。この重畳されたサイン波ノイズ(振幅0.17mV)Nfdは増幅トランジスタAtrを含むソースフォロワ回路により、垂直信号線の電位に重畳されるが、電源に入力されたノイズNpwの1/1000程度というごく僅かなノイズレベルであり、問題にはならない。   In FIG. 3, it is not confirmed that the pixel selection signal SEL fluctuates due to sine wave noise (amplitude 100 mV (± 50 mV)) superimposed on the power supply voltage to DECV (dotted line portion B in FIG. 3C). Next, a sine wave noise (amplitude 0.17 mV) is superimposed on the potential of the charge storage unit FD, though slightly, due to the parasitic coupling capacitance Csf between the selection signal line Ls and the charge storage unit FD. The upper flat portion of the waveform shown in FIG. This superimposed sine wave noise (amplitude 0.17 mV) Nfd is superimposed on the potential of the vertical signal line by the source follower circuit including the amplification transistor Atr, but is about 1/1000 of the noise Npw input to the power supply. It is a slight noise level and does not matter.

つまり、本実施形態1では、電源に重畳されたノイズ(100mV(±50mV))が画素の電荷蓄積部FD上では、33.7mVから0.17mVにまで低減された。このように、本実施形態1は、DECVへの電源電圧に重畳されたノイズに対しては、大きな効果を有するものである。言い換えると、電源にサイン波などのノイズを入れた際に垂直信号線に出力されるノイズが、どの程度影響されるかを示す項目のPSRR(POWER SUPPLY REJECTION RATIO:電源電圧除去比)の改善がなされており、画質の劣化を防ぐという目的が達成されている。   That is, in the first embodiment, the noise (100 mV (± 50 mV)) superimposed on the power source is reduced from 33.7 mV to 0.17 mV on the charge storage unit FD of the pixel. Thus, this Embodiment 1 has a big effect with respect to the noise superimposed on the power supply voltage to DECV. In other words, an improvement in PSRR (POWER SUPPLY REJECTION RATIO), which indicates how much the noise output to the vertical signal line is affected when noise such as a sine wave is applied to the power supply, is improved. The purpose of preventing deterioration of image quality has been achieved.

最後に、図1に示す画素電源AVDDと電荷蓄積部FDとの間に存在する寄生容量Cafにより、画素電源AVDDに重畳されたノイズNpwが電荷蓄積部FDにカップリングしてソースフォロワによりそのまま出力されるため、寄生容量ではあるが非常に注意すべき要素である。画素レイアウト時には、この容量を極力小さくするよう努めることによって、電源ノイズの影響を極力抑える必要がある。なお、図3(b)はリセット信号RSTの波形、図3(d)は転送信号TXの波形を示している。   Finally, noise Npw superimposed on the pixel power source AVDD is coupled to the charge storage unit FD and output as it is by the source follower by the parasitic capacitance Caf existing between the pixel power source AVDD and the charge storage unit FD shown in FIG. Therefore, although it is a parasitic capacitance, it is a very important element. At the time of pixel layout, it is necessary to suppress the influence of power supply noise as much as possible by striving to make this capacity as small as possible. 3B shows the waveform of the reset signal RST, and FIG. 3D shows the waveform of the transfer signal TX.

このように本実施形態1では、固体撮像装置100において、画素アレイにおける画素行を選択する垂直走査回路110を、特定の画素行が選択された後、水平走査回路により出力信号線の信号レベルの読取りが行われるレベル読取タイミングTraおよびTsaでは、特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するようにしたので、水平走査回路により、出力信号線の信号レベルが読み取られる時点では、選択信号線はフローティング状態となっており、このため、電源電圧に重畳されているノイズの影響が、水平走査回路により読み取られた出力信号線の信号レベルに及ぶのを回避することができる。これにより、電源電圧に重畳されたノイズに対する耐性を高めることができ、引いては、このようなノイズによる影響で、撮像画面などに横筋が現れるといった画質の劣化を改善することができる。   As described above, in the first embodiment, in the solid-state imaging device 100, the vertical scanning circuit 110 that selects the pixel row in the pixel array is changed to the signal level of the output signal line by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected. At the level reading timings Tra and Tsa at which reading is performed, the supply of the power supply voltage to the selection signal line of a specific pixel row is cut off. Therefore, when the signal level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit. Since the selection signal line is in a floating state, the influence of noise superimposed on the power supply voltage can be prevented from reaching the signal level of the output signal line read by the horizontal scanning circuit. As a result, it is possible to increase resistance to noise superimposed on the power supply voltage, and to improve image quality degradation such as horizontal stripes appearing on the imaging screen due to such noise.

また、本実施形態では、垂直走査回路110を、簡素なスイッチ120と遅延回路111とを追加したものとしてるので、固体撮像装置のレイアウト面積も殆ど増加することはない。
(実施形態2)
図4は本発明の実施形態2に係る固体撮像装置を説明する図であり、この固体撮像装置を構成する画素アレイ中の1画素の回路構成と、1画素行に対応する垂直走査回路(DECV回路)の回路構成とを示している。
In this embodiment, since the vertical scanning circuit 110 includes a simple switch 120 and a delay circuit 111, the layout area of the solid-state imaging device hardly increases.
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram for explaining a solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. A circuit configuration of one pixel in a pixel array constituting the solid-state imaging device and a vertical scanning circuit (DECV) corresponding to one pixel row. Circuit).

この実施形態2の固体撮像装置100aは、実施形態1の固体撮像装置100のDECV回路110とは回路構成の異なるDECV回路110aを備えたものであり、このDECV回路110aは、実施形態1のDECV回路110におけるスイッチ回路111に代えて、実施形態1におけるインバータ回路Svと選択信号線Lsとの間にスイッチ回路120aを接続したものである。   The solid-state imaging device 100a according to the second embodiment includes a DECV circuit 110a having a circuit configuration different from that of the DECV circuit 110 of the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment. The DECV circuit 110a is a DECV circuit according to the first embodiment. Instead of the switch circuit 111 in the circuit 110, a switch circuit 120a is connected between the inverter circuit Sv and the selection signal line Ls in the first embodiment.

このスイッチ回路120aは、並列接続の一対のPチャネル型トランジスタ121およびNチャネル型トランジスタ122からなり、該両トランジスタのゲートに上記遅延回路111の出力を接続したトランスファーゲートである。   The switch circuit 120a is a transfer gate composed of a pair of P-channel type transistor 121 and N-channel type transistor 122 connected in parallel, and the output of the delay circuit 111 is connected to the gates of both transistors.

なお、本実施形態2の固体撮像装置100aのその他の構成は、上記実施形態1の固体撮像装置と同様である。   The remaining configuration of the solid-state imaging device 100a according to the second embodiment is the same as that of the solid-state imaging device according to the first embodiment.

このような構成の実施形態2の固体撮像装置100aにおいても上記実施形態1と同様、固体撮像装置100aにおいて、画素アレイにおける画素行を選択する垂直走査回路110aを、特定の画素行が選択された後、水平走査回路により出力信号線の信号レベルの読取りが行われるレベル読取タイミングTraおよびTsaでは、特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するようにしたので、水平走査回路により、出力信号線の信号レベルが読み取られる時点では、選択信号線はフローティング状態となっており、このため、電源電圧に重畳されているノイズの影響が、水平走査回路により読み取られた出力信号線の信号レベルに及ぶのを回避することができる。これにより、電源電圧に重畳されたノイズに対する耐性を高めることができ、引いては、このようなノイズによる影響で、撮像画面などに横筋が現れるといった画質の劣化を改善することができる。   Also in the solid-state imaging device 100a of the second embodiment having such a configuration, a specific pixel row is selected in the vertical scanning circuit 110a that selects a pixel row in the pixel array in the solid-state imaging device 100a as in the first embodiment. Thereafter, at the level reading timings Tra and Tsa where the signal level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit, the supply of the power supply voltage to the selection signal line of the specific pixel row is cut off. Thus, when the signal level of the output signal line is read, the selection signal line is in a floating state. Therefore, the influence of noise superimposed on the power supply voltage is output by the horizontal scanning circuit. Can be avoided. As a result, it is possible to increase resistance to noise superimposed on the power supply voltage, and to improve image quality degradation such as horizontal stripes appearing on the imaging screen due to such noise.

また、本実施形態では、垂直走査回路110aを、簡素なスイッチ120aと遅延回路111とを追加したものとしているので、固体撮像装置のレイアウト面積も殆ど増加することはない。   In the present embodiment, the vertical scanning circuit 110a has a simple switch 120a and a delay circuit 111 added thereto, so that the layout area of the solid-state imaging device hardly increases.

なお、上記実施形態1および2では、画素は4トランジスタ構成である場合について説明したが、画素は転送トランジスタを有していない3トランジスタ構成であってもよい。   In the first and second embodiments, the pixel has a four-transistor configuration. However, the pixel may have a three-transistor configuration that does not include a transfer transistor.

この場合、電荷蓄積部FDの信号レベルを読み出すタイミングは、リセット信号RSTの立ち上がる直前のタイミングとなり、また、電荷蓄積部FDのリセットレベルを読み出すタイミングは、該リセット信号の立下り直後のタイミングとなる。従って、この場合は、スイッチ回路120あるいは120aは、少なくとも、リセット信号RSTの立ち上がり直前の信号レベルの読出タイミングと、リセット信号RSTの立下り直後のリセットレベルの読出タイミングとを含むようなオフ期間を設定する必要がある。また、このような3トランジスタ構成の画素においても、AVDD電源と出力信号線との間に接続される直列接続の選択トランジスタおよび増幅トランジスタは、いずれのトランジスタを電源側に接続したものでもよい。つまり、電源側に選択トランジスタを、出力信号線側に増幅トランジスタを接続しても、あるいは電源側に増幅トランジスタを、出力信号線側に選択トランジスタを接続してもよい。
(実施形態3)
なお、上記実施形態1および2では、特に説明しなかったが、上記実施形態1および2の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態1および2の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
In this case, the timing for reading the signal level of the charge storage unit FD is the timing immediately before the rise of the reset signal RST, and the timing for reading the reset level of the charge storage unit FD is the timing immediately after the fall of the reset signal. . Accordingly, in this case, the switch circuit 120 or 120a has an off period that includes at least a signal level read timing immediately before the reset signal RST rising and a reset level read timing immediately after the reset signal RST falling. Must be set. Also in such a three-transistor pixel, the serially connected selection transistor and amplification transistor connected between the AVDD power supply and the output signal line may be any transistor connected to the power supply side. That is, the selection transistor may be connected to the power supply side and the amplification transistor may be connected to the output signal line side, or the amplification transistor may be connected to the power supply side and the selection transistor connected to the output signal line side.
(Embodiment 3)
Although not particularly described in the first and second embodiments, a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera using at least one of the solid-state imaging devices of the first and second embodiments as an imaging unit, An electronic information device having an image input device such as an image input camera, a scanner, a facsimile, a camera-equipped mobile phone device, and the like will be described. The electronic information device of the present invention performs data recording after performing predetermined signal processing for recording high-quality image data obtained by using at least one of the solid-state imaging devices of the first and second embodiments of the present invention as an imaging unit. A memory unit such as a recording medium, a display unit such as a liquid crystal display device that displays the image data on a display screen such as a liquid crystal display screen after performing predetermined signal processing for display, and the image data for communication At least one of communication means such as a transmission / reception device that performs communication processing after the signal processing and image output means for printing (printing) and outputting (printing out) the image data.

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range from the description of specific preferred embodiments of the present invention based on the description of the present invention and common general technical knowledge. It is understood that the patent documents cited in the present specification should be incorporated by reference into the present specification in the same manner as the content itself is specifically described in the present specification.

本発明は、固体撮像装置および電子情報機器の分野において、固体撮像装置の電源に加えられたノイズの悪影響が出力信号に及ぶのを改善することができ、CMOSイメージセンサなどの固体撮像装置を搭載した電子情報機器、例えば、ビデオカメラやディジタルカメラなどの電子式撮像装置などに応用できるものである。   The present invention can improve the adverse effect of noise applied to the power supply of a solid-state image pickup device on an output signal in the field of solid-state image pickup devices and electronic information devices, and is equipped with a solid-state image pickup device such as a CMOS image sensor. The present invention can be applied to electronic information devices such as electronic imaging devices such as video cameras and digital cameras.

図1は本発明の実施形態1に係る固体撮像装置を説明する図であり、この固体撮像装置を構成する画素アレイ中の1画素の回路構成と、1画素行に対応する垂直走査回路(DECV回路)の回路構成とを示している。FIG. 1 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. A circuit configuration of one pixel in a pixel array constituting the solid-state imaging device and a vertical scanning circuit (DECV) corresponding to one pixel row. Circuit). 図2は、本実施形態1のCMOSイメージセンサ(固体撮像装置)100の動作を説明する波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the CMOS image sensor (solid-state imaging device) 100 according to the first embodiment. 図3は、本実施形態1の固体撮像装置における効果として、画素電源AVDDにサイン波ノイズが重畳され、これが選択信号SELに影響を与え、電荷蓄積部FDの信号Nfdが揺れるシミュレーション結果を説明する図であり、電荷蓄積部FDの電位変化(図(a))、リセット信号RSTの波形(図(b))、選択信号SELの波形(図(c))、および転送信号TXの波形(図(d))を示している。FIG. 3 illustrates a simulation result in which a sine wave noise is superimposed on the pixel power supply AVDD, which affects the selection signal SEL, and the signal Nfd of the charge storage unit FD fluctuates as an effect of the solid-state imaging device according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating a potential change of the charge storage unit FD (FIG. (A)), a waveform of the reset signal RST (FIG. (B)), a waveform of the selection signal SEL (FIG. (C)), and a waveform of the transfer signal TX (FIG. (D)) is shown. 図4は本発明の実施形態2に係る固体撮像装置を説明する図であり、この固体撮像装置を構成する画素アレイ中の1画素の回路構成と、1画素行に対応する垂直走査回路(DECV回路)の回路構成とを示している。FIG. 4 is a diagram for explaining a solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. A circuit configuration of one pixel in a pixel array constituting the solid-state imaging device and a vertical scanning circuit (DECV) corresponding to one pixel row. Circuit). 図5は、従来のCMOSイメージセンサの全体構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional CMOS image sensor. 図6は、この従来のCMOSイメージセンサを構成する画素アレイ中の1画素の回路構成と、1画素行に対応する垂直走査回路(DECV回路)の回路構成とを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of one pixel in a pixel array constituting this conventional CMOS image sensor and a circuit configuration of a vertical scanning circuit (DECV circuit) corresponding to one pixel row. 図7は、このCMOSイメージセンサの動作を説明する波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of this CMOS image sensor. 図8は、従来のCMOSイメージセンサにおいて、画素電源AVDDにサイン波ノイズが重畳され、これが選択信号SELに影響を与え、電荷蓄積部FDの信号Nfdが揺れるシミュレーション結果を説明する図であり、電荷蓄積部FDの電位変化(図(a))、リセット信号RSTの波形(図(b))、選択信号SELの波形(図(c))、および転送信号TXの波形(図(d))を示している。FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result in which a sine wave noise is superimposed on the pixel power supply AVDD in the conventional CMOS image sensor, which affects the selection signal SEL, and the signal Nfd of the charge storage unit FD fluctuates. The potential change of the storage unit FD (FIG. (A)), the waveform of the reset signal RST (FIG. (B)), the waveform of the selection signal SEL (FIG. (C)), and the waveform of the transfer signal TX (FIG. (D)). Show.

符号の説明Explanation of symbols

100、100a 固体撮像装置
110、110a 垂直走査回路(DECV回路)
111 遅延回路
120、120a スイッチ回路
220 水平走査回路
Atr 増幅トランジスタ
Rtr リセットトランジスタ
Str 選択トランジスタ
Ttr 転送トランジスタ
100, 100a Solid-state imaging device 110, 110a Vertical scanning circuit (DECV circuit)
111 Delay circuit 120, 120a Switch circuit 220 Horizontal scanning circuit
Atr Amplifying transistor Rtr Reset transistor Str Select transistor Ttr Transfer transistor

Claims (24)

複数の画素を配列してなる画素アレイと、該画素アレイにおける画素列毎に設けられ、該画素列の画素で得られた信号レベルが出力される出力信号線と、該画素アレイにおける画素行毎に設けられ、該画素行を選択するための選択信号線とを備えた固体撮像装置であって、
選択制御信号に基づいて特定の画素行が選択されるよう、該特定の画素行の選択信号線を電源電圧により駆動する垂直走査回路と、
該出力信号線に出力された信号レベルを読み取って画素信号を出力する水平走査回路とを備え、
該垂直走査回路は、該特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により該出力信号線の信号レベルの読取りが行われるレベル読取タイミングでは、該特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されている固体撮像装置。
A pixel array in which a plurality of pixels are arranged, an output signal line provided for each pixel column in the pixel array, and outputting a signal level obtained from the pixels in the pixel column, and for each pixel row in the pixel array A solid-state imaging device provided with a selection signal line for selecting the pixel row,
A vertical scanning circuit for driving a selection signal line of the specific pixel row by a power supply voltage so that the specific pixel row is selected based on the selection control signal;
A horizontal scanning circuit that reads a signal level output to the output signal line and outputs a pixel signal;
The vertical scanning circuit outputs the signal level of the specific pixel row to the selection signal line at a level reading timing when the signal level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected. A solid-state imaging device configured to cut off the supply of power supply voltage.
前記垂直走査回路は、
前記電源電圧が供給され、前記選択制御信号に基づいて前記選択信号線を駆動する信号線駆動回路と、
該信号線駆動回路と該電源電圧を供給する電源との間に設けられたスイッチ回路とを備え、
前記特定の画素行が選択された後、前記レベル読取タイミングでは該特定の画素行の選択信号線がフローティング状態となるよう、該スイッチ回路を制御する請求項1に記載の固体撮像装置。
The vertical scanning circuit includes:
A signal line driving circuit which is supplied with the power supply voltage and drives the selection signal line based on the selection control signal;
A switch circuit provided between the signal line driving circuit and a power supply for supplying the power supply voltage;
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein after the specific pixel row is selected, the switch circuit is controlled so that a selection signal line of the specific pixel row is in a floating state at the level reading timing.
前記垂直走査回路は、
前記選択制御信号を遅延する遅延回路を有し、
前記スイッチ回路を該遅延回路の出力により制御する請求項2に記載の固体撮像装置。
The vertical scanning circuit includes:
A delay circuit for delaying the selection control signal;
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the switch circuit is controlled by an output of the delay circuit.
前記遅延回路は、多段接続のインバータ回路を有し、該インバータ回路の段数が外部からの設定信号により設定される請求項3に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the delay circuit includes a multistage-connected inverter circuit, and the number of stages of the inverter circuit is set by an external setting signal. 前記スイッチ回路は、前記電源と前記信号線駆動回路との間に接続されたPチャネル型トランジスタであり、
該Pチャネル型トランジスタのゲートには前記遅延回路の出力が接続されている請求項3に記載の固体撮像装置。
The switch circuit is a P-channel transistor connected between the power source and the signal line driver circuit,
The solid-state imaging device according to claim 3, wherein an output of the delay circuit is connected to a gate of the P-channel transistor.
前記信号線駆動回路は、CMOS構成のインバータ回路である請求項3に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the signal line drive circuit is an inverter circuit having a CMOS configuration. 前記画素は、
入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
該信号電荷を該光電変換部から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、
該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、
該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して前記出力信号線に出力する増幅トランジスタと、
前記選択信号線により、該増幅トランジスタに前記電源電圧を供給するよう制御される選択トランジスタとを有する請求項2に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of received light by photoelectric conversion of incident light; and
A charge storage section for storing the signal charge;
A transfer transistor for transferring the signal charge from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit;
A reset transistor for resetting signal charges accumulated in the charge accumulation unit;
An amplification transistor that amplifies the signal level of the charge storage unit and outputs the amplified signal level to the output signal line;
The solid-state imaging device according to claim 2, further comprising: a selection transistor controlled to supply the power supply voltage to the amplification transistor by the selection signal line.
前記画素は、
入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
該信号電荷を該光電変換部から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、
該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、
前記電源電圧が供給され、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して出力する増幅トランジスタと、
該増幅トランジスタと前記出力信号線との間に接続され、前記選択信号線により、該増幅トランジスタで増幅された信号レベルを該出力信号線に出力するよう制御される選択トランジスタとを有する請求項2に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of received light by photoelectric conversion of incident light; and
A charge storage section for storing the signal charge;
A transfer transistor for transferring the signal charge from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit;
A reset transistor for resetting signal charges accumulated in the charge accumulation unit;
An amplification transistor that is supplied with the power supply voltage and amplifies and outputs the signal level of the charge storage unit;
3. A selection transistor connected between the amplification transistor and the output signal line, and controlled by the selection signal line to output a signal level amplified by the amplification transistor to the output signal line. The solid-state imaging device described in 1.
前記水平走査回路は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷がリセットされたときの該電荷蓄積部のリセットレベルを読出し、該リセット後に該信号電荷が前記光電変換部から該電荷蓄積部に転送されたときの該電荷蓄積部の信号電荷レベルを読み出して、該リセットレベルと該信号電荷レベルとの差分を画素信号として出力する差分回路を有し、
前記垂直走査回路は、前記特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により前記出力信号線のリセットレベルの読取りが行われるリセットレベル読取タイミングと、該水平走査回路により該出力信号線の信号電荷レベルの読取りが行われる信号電荷レベル読取タイミングとを含む期間には、該特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されている請求項7または8に記載の固体撮像装置。
The horizontal scanning circuit reads a reset level of the charge storage unit when the signal charge stored in the charge storage unit is reset, and transfers the signal charge from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit after the reset. And a difference circuit that reads out the signal charge level of the charge storage unit when output, and outputs a difference between the reset level and the signal charge level as a pixel signal,
The vertical scanning circuit includes a reset level reading timing at which the reset level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, and the output signal line of the horizontal scanning circuit. 9. The power supply voltage supply to a selection signal line of the specific pixel row is cut off during a period including a signal charge level reading timing at which a signal charge level is read. Solid-state imaging device.
前記画素は、
入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、
該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して前記出力信号線に出力する増幅トランジスタと、
前記選択信号線により、該増幅トランジスタに前記電源電圧を供給するよう制御される選択トランジスタとを有する請求項2に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of received light by photoelectric conversion of incident light; and
A charge storage section for storing the signal charge;
A reset transistor for resetting signal charges accumulated in the charge accumulation unit;
An amplification transistor that amplifies the signal level of the charge storage unit and outputs the amplified signal level to the output signal line;
The solid-state imaging device according to claim 2, further comprising: a selection transistor controlled to supply the power supply voltage to the amplification transistor by the selection signal line.
前記画素は、
入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、
前記電源電圧が供給され、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して出力する増幅トランジスタと、
該増幅トランジスタと前記出力信号線との間に接続され、前記選択信号線により、該増幅トランジスタで増幅された信号レベルを該出力信号線に出力するよう制御される選択トランジスタとを有する請求項2に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of received light by photoelectric conversion of incident light; and
A charge storage section for storing the signal charge;
A reset transistor for resetting signal charges accumulated in the charge accumulation unit;
An amplification transistor that is supplied with the power supply voltage and amplifies and outputs the signal level of the charge storage unit;
3. A selection transistor connected between the amplification transistor and the output signal line, and controlled by the selection signal line to output a signal level amplified by the amplification transistor to the output signal line. The solid-state imaging device described in 1.
前記水平走査回路は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷がリセットされたときの該電荷蓄積部のリセットレベル、および該リセット前の、前記光電変換部からの信号電荷が該電荷蓄積部に蓄積されている状態での該電荷蓄積部の信号電荷レベルを読み出して、該リセットレベルと該信号電荷レベルとの差分を画素信号として出力する差分回路を有し、
前記垂直走査回路は、前記特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により前記出力信号線の信号電荷レベルの読取りが行われる信号電荷レベル読取タイミングと、該水平走査回路により該出力信号線のリセットレベルの読取りが行われるリセットレベル読取タイミングとを含む期間には、該選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されている請求項10または11に記載の固体撮像装置。
The horizontal scanning circuit includes a reset level of the charge storage unit when the signal charge stored in the charge storage unit is reset, and a signal charge from the photoelectric conversion unit before the reset is input to the charge storage unit. It has a difference circuit that reads out the signal charge level of the charge storage unit in the accumulated state and outputs the difference between the reset level and the signal charge level as a pixel signal,
The vertical scanning circuit includes a signal charge level reading timing at which a signal charge level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, and the output signal by the horizontal scanning circuit. 12. The solid-state imaging device according to claim 10, wherein supply of a power supply voltage to the selection signal line is cut off during a period including a reset level reading timing at which a line reset level is read.
前記垂直走査回路は、
前記電源電圧が供給され、前記選択制御信号に基づいて前記選択信号線を駆動する信号線駆動回路と、
該信号線駆動回路と該選択信号線との間に設けられたスイッチ回路とを備え、
前記特定の画素行が選択された後、前記レベル読取タイミングでは該特定の画素行の選択信号線がフローティング状態となるよう該スイッチ回路を制御する請求項1に記載の固体撮像装置。
The vertical scanning circuit includes:
A signal line driving circuit which is supplied with the power supply voltage and drives the selection signal line based on the selection control signal;
A switch circuit provided between the signal line drive circuit and the selection signal line,
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein after the specific pixel row is selected, the switch circuit is controlled so that a selection signal line of the specific pixel row is in a floating state at the level reading timing.
前記垂直走査回路は、
前記選択制御信号を遅延する遅延回路を有し、
前記スイッチ回路を該遅延回路の出力により制御する請求項13に記載の固体撮像装置。
The vertical scanning circuit includes:
A delay circuit for delaying the selection control signal;
The solid-state imaging device according to claim 13, wherein the switch circuit is controlled by an output of the delay circuit.
前記遅延回路は、多段接続のインバータ回路を有し、該インバータ回路の段数が外部からの設定信号により設定される請求項14に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 14, wherein the delay circuit includes a multistage-connected inverter circuit, and the number of stages of the inverter circuit is set by an external setting signal. 前記スイッチ回路は、前記信号線駆動回路と前記選択信号線との間に接続され、並列接続のPチャネル型トランジスタおよびNチャネルトランジスタからなるトランスファーゲートであり、
該両トランジスタのゲートには前記遅延回路の出力が接続されている請求項14に記載の固体撮像装置。
The switch circuit is a transfer gate that is connected between the signal line drive circuit and the selection signal line and includes a P-channel transistor and an N-channel transistor connected in parallel.
The solid-state imaging device according to claim 14, wherein an output of the delay circuit is connected to gates of the two transistors.
前記信号線駆動回路は、CMOS構成のインバータ回路である請求項14に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 14, wherein the signal line drive circuit is an inverter circuit having a CMOS configuration. 前記画素は、
入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
該信号電荷を該光電変換部から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、
該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、
該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して前記出力信号線に出力する増幅トランジスタと、
前記選択信号線により、該増幅トランジスタに前記電源電圧を供給するよう制御される選択トランジスタとを有する請求項13に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of received light by photoelectric conversion of incident light; and
A charge storage section for storing the signal charge;
A transfer transistor for transferring the signal charge from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit;
A reset transistor for resetting signal charges accumulated in the charge accumulation unit;
An amplification transistor that amplifies the signal level of the charge storage unit and outputs the amplified signal level to the output signal line;
The solid-state imaging device according to claim 13, further comprising: a selection transistor controlled to supply the power supply voltage to the amplification transistor by the selection signal line.
前記画素は、
入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
該信号電荷を該光電変換部から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、
該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、
前記電源電圧が供給され、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して出力する増幅トランジスタと、
該増幅トランジスタと前記出力信号線との間に接続され、前記選択信号線により、該増幅トランジスタで増幅された信号レベルを該出力信号線に出力するよう制御される選択トランジスタとを有する請求項13に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of received light by photoelectric conversion of incident light; and
A charge storage section for storing the signal charge;
A transfer transistor for transferring the signal charge from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit;
A reset transistor for resetting signal charges accumulated in the charge accumulation unit;
An amplification transistor that is supplied with the power supply voltage and amplifies and outputs the signal level of the charge storage unit;
14. A selection transistor connected between the amplification transistor and the output signal line and controlled by the selection signal line to output a signal level amplified by the amplification transistor to the output signal line. The solid-state imaging device described in 1.
前記水平走査回路は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷がリセットされたときの該電荷蓄積部のリセットレベルを読出し、該リセット後に該信号電荷が前記光電変換部から該電荷蓄積部に転送されたときの該電荷蓄積部の信号電荷レベルを読み出して、該リセットレベルと該信号電荷レベルとの差分を画素信号として出力する差分回路を有し、
前記垂直走査回路は、前記特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により前記出力信号線のリセットレベルの読取りが行われるリセットレベル読取タイミングと、該水平走査回路により該出力信号線の信号電荷レベルの読取りが行われる信号電荷レベル読取タイミングとを含む期間には、該特定の画素行の選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されている請求項18または19に記載の固体撮像装置。
The horizontal scanning circuit reads a reset level of the charge storage unit when the signal charge stored in the charge storage unit is reset, and transfers the signal charge from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit after the reset. And a difference circuit that reads out the signal charge level of the charge storage unit when output, and outputs a difference between the reset level and the signal charge level as a pixel signal,
The vertical scanning circuit includes a reset level reading timing at which the reset level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, and the output signal line of the horizontal scanning circuit. 20. The power supply voltage supply to the selection signal line of the specific pixel row is cut off during a period including a signal charge level reading timing at which a signal charge level is read. Solid-state imaging device.
前記画素は、
入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、
該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して前記出力信号線に出力する増幅トランジスタと、
前記選択信号線により、該増幅トランジスタに前記電源電圧を供給するよう制御される選択トランジスタとを有する請求項13に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of received light by photoelectric conversion of incident light; and
A charge storage section for storing the signal charge;
A reset transistor for resetting signal charges accumulated in the charge accumulation unit;
An amplification transistor that amplifies the signal level of the charge storage unit and outputs the amplified signal level to the output signal line;
The solid-state imaging device according to claim 13, further comprising: a selection transistor controlled to supply the power supply voltage to the amplification transistor by the selection signal line.
前記画素は、
入射光の光電変換により受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
該信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、
前記電源電圧が供給され、該電荷蓄積部の信号レベルを増幅して出力する増幅トランジスタと、
該増幅トランジスタと前記出力信号線との間に接続され、前記選択信号線により、該増幅トランジスタで増幅された信号レベルを該出力信号線に出力するよう制御される選択トランジスタとを有する請求項13に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of received light by photoelectric conversion of incident light; and
A charge storage section for storing the signal charge;
A reset transistor for resetting signal charges accumulated in the charge accumulation unit;
An amplification transistor that is supplied with the power supply voltage and amplifies and outputs the signal level of the charge storage unit;
14. A selection transistor connected between the amplification transistor and the output signal line and controlled by the selection signal line to output a signal level amplified by the amplification transistor to the output signal line. The solid-state imaging device described in 1.
前記水平走査回路は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷がリセットされたときの該電荷蓄積部のリセットレベル、および該リセット前の、前記光電変換部からの信号電荷が該電荷蓄積部に蓄積されている状態での該電荷蓄積部の信号電荷レベルを読み出して、該リセットレベルと該信号電荷レベルとの差分を画素信号として出力する差分回路を有し、
前記垂直走査回路は、前記特定の画素行が選択された後、該水平走査回路により前記出力信号線の信号電荷レベルの読取りが行われる信号電荷レベル読取タイミングと、該水平走査回路により該出力信号線のリセットレベルの読取りが行われるリセットレベル読取タイミングとを含む期間には、該選択信号線への電源電圧の供給を遮断するよう構成されている請求項22または23に記載の固体撮像装置。
The horizontal scanning circuit includes a reset level of the charge storage unit when the signal charge stored in the charge storage unit is reset, and a signal charge from the photoelectric conversion unit before the reset is input to the charge storage unit. It has a difference circuit that reads out the signal charge level of the charge storage unit in the accumulated state and outputs the difference between the reset level and the signal charge level as a pixel signal,
The vertical scanning circuit includes a signal charge level reading timing at which a signal charge level of the output signal line is read by the horizontal scanning circuit after the specific pixel row is selected, and the output signal by the horizontal scanning circuit. 24. The solid-state imaging device according to claim 22, wherein the supply of the power supply voltage to the selection signal line is cut off during a period including a reset level reading timing at which a reset level of the line is read.
被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項1ないし請求項23のいずれかに記載の固体撮像装置である電子情報機器。
An electronic information device having an imaging unit for imaging a subject,
The electronic information device which is the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 23.
JP2008066231A 2008-03-14 2008-03-14 Solid-state imaging apparatus and electronic information apparatus Withdrawn JP2009225021A (en)

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